特開 2025-15981 エキシマランプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025015981

(43)【公開日】2025-01-31

(54)【発明の名称】エキシマランプ

(51)【国際特許分類】

   H01J 61/54 20060101AFI20250124BHJP

   H01J 65/00 20060101ALI20250124BHJP

   H01J 61/067 20060101ALI20250124BHJP

   H01J 61/30 20060101ALI20250124BHJP

【ＦＩ】

H01J61/54 N

H01J65/00 D

H01J61/067 N

H01J61/30 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023118942

(22)【出願日】2023-07-21

(71)【出願人】

【識別番号】000128496

【氏名又は名称】株式会社オーク製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100156199

【弁理士】

【氏名又は名称】神崎 真

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】小林 剛

(72)【発明者】

【氏名】芹澤 和泉

(72)【発明者】

【氏名】松島 峻也

【テーマコード（参考）】

5C015

5C043

【Ｆターム（参考）】

5C015HH02

5C043AA02

5C043AA07

5C043CC16

5C043CD05

5C043DD03

5C043EA09

(57)【要約】

【課題】点灯始動が良好であって耐久性能を備えるエキシマランプを提供する。
【解決手段】エキシマランプ１０は、放電管２０と箔電極３０被覆する誘電体５０とを備え、その間に主放電空間Ｓ１を形成している。誘電体５０は、箔電極３０と封着している封着部分５４と、封着部分５４よりも先端側であって箔電極３０と封着していない非封着部分５２とを有する。非封着部分５２には、補助放電空間Ｓ２が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端部を含めて内側電極を覆う誘電体と、
前記誘電体と溶着して主放電空間を形成する放電容器とを備え、
前記誘電体は、前記内側電極を覆う封着部分よりも前記放電容器の端部側の非封着部分に、補助放電空間を形成していることを特徴とするエキシマランプ。

【請求項2】

前記補助放電空間が、断面円状であって、
前記補助放電空間の少なくとも一部の断面領域が、前記内側電極の断面領域よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。

【請求項3】

前記内側電極が、箔状電極であって、
前記内側電極の電極幅方向に沿った断面において、前記補助放電空間の少なくとも一部の電極幅方向に沿った幅が、前記内側電極の幅より大きいことを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。

【請求項4】

前記内側電極が、箔状電極であって、
前記補助放電空間の幅が、前記内側電極の電極厚さ方向に沿って、前記封着部分の幅より大きいことを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。

【請求項5】

前記内側電極が、箔状電極であって、
前記内側電極の電極幅方向に沿った前記誘電体の外面と前記放電容器内面との距離間隔が、ランプ軸方向に沿って略一定であることを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。

【請求項6】

前記封着部分が、断面長円状または長楕円状であって、
前記内側電極の電極幅方向に沿って、前記封着部分の幅と、前記非封着部分の幅とが、略等しいことを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。

【請求項7】

前記封着部分が、断面長円状または長楕円状であって、
前記内側電極の電極厚さ方向に沿って、前記非封着部分の厚さが、前記封着部分の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。

【請求項8】

前記放電容器の外表面に設けられる外側電極が、前記放電容器に対して導電線が螺旋状に巻かれた螺旋部を有し、
前記補助放電空間が、前記螺旋部と対向していないことを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。

【請求項9】

前記螺旋部と電気的に接続され、前記放電容器に対して導電板を円筒状に巻かれた円筒部をさらに備え、
前記補助放電空間の少なくとも一部が、前記円筒部よりも前記放電容器の端部側に形成されていることを特徴とする請求項８に記載のエキシマランプ。

【請求項10】

前記補助放電空間が、前記放電容器の外表面に設けられる外側電極と対向していることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エキシマランプに関し、特に、エキシマランプにおける放電空間の構成に関する。

【背景技術】

【0002】

二重管型のエキシマランプでは、軸方向に延びる２つの同軸円筒管によって発光部が構成され、内側管と外側管との間に形成される放電空間に対し、放電ガスが封入される。そして、誘電体である内側管に被覆される電極（内側電極）と、外側管の外表面にある電極（外側電極）との間に高周波電圧を印加することによって、紫外線などのエキシマ光が放電空間に発生した放電から放射される。

【0003】

例えば、エキシマランプを確実に点灯させるため、放電開始電圧よりも低い電圧で放電する始動補助機能を備えたエキシマランプが知られている（特許文献１参照）。そこでは、ランプ軸に沿って延びる内側電極が挿通された内側管内に点灯始動用の放電空間を形成し、内側管と外側管との間に形成される放電空間よりも始動電圧の低いガスが内側管に封入される。

【0004】

また、箔状の電極を内側電極として被覆する内側管を備えたエキシマランプでは、内側電極と内側管とを部分的に封着させるエキシマランプが知られている（特許文献２参照）。そこでは、内側管に被覆される内側電極に対し、内側管に封止された（密閉された）状態となる部分と、未封止部分とを設け、内側電極が露出した点灯始動用の補助放電空間を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－４７０２号公報

【特許文献2】特開２０２２－１８２６８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

点灯始動用の補助放電空間をランプ径方向に沿って内側電極と内側管との間に形成すると、スパッタリング現象によって早期の電極消耗による始動補助機能の低下を招く恐れがある。一方、点灯始動用の補助放電空間をランプ軸方向全体に渡って形成することは、補助放電によって主放電空間の温度を高くすることになり、紫外線放射効率を低下させる。特に、小型エキシマランプ（例えば、放電容器の外径が数ｍｍ～数十ｍｍ）などを構成する場合、高効率の紫外線放射と耐久性の両立が困難となる。

【0007】

したがって、小型のエキシマランプなどにおいても、点灯始動が良好であって耐久性能を備えることが可能な点灯始動用の放電空間の形成が求められる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様であるエキシマランプは、先端部を含めて内側電極を覆う誘電体と、誘電体と溶着して主放電空間を形成する放電容器とを備える。放電容器は、管状に形成することが可能である。

【0009】

誘電体において内側電極を覆う部分を、封着部分という。ここで、「封着」とは、箔状電極と誘電体との間に隙間が生じないように、ガラスなどを素材とする誘電体（内側管）が箔状の電極全体に密接して着く（密着する）ことを表す。

【0010】

本発明の誘電体は、内側電極を覆う封着部分よりも放電容器の端部側にある部分（ここでは、非封着部分という）に、補助放電空間を形成している。管状であった誘電体が溶けて中空部分が埋まることで柱状の塊となる部分、例えば内側電極先端を埋設する部分、管状であった誘電体が溶けて中空部分が埋まることで半球状の塊となった誘電体先端部を形成する部分とは異なる部分に、補助放電空間が形成される。これは、誘電体が、内側電極先端付近から誘電体先端部との間で、部分的に溶着していない部分と部分的に溶着している部分が存在するといえる。

【0011】

補助放電空間は、断面円状の空間として形成することが可能であり、補助放電空間の少なくとも一部の断面領域が、内側電極の断面領域よりも大きくなるように、構成することができる。また、補助放電空間は、放電容器の外表面に設けられる外側電極と対向するように、構成することができる。

【0012】

内側電極は、箔状電極として構成することが可能であり、内側電極の電極幅方向に沿った断面において、補助放電空間の少なくとも一部の電極幅方向に沿った幅が、内側電極の幅より大きくなるように、構成することができる。

【0013】

内側電極が箔状電極の場合、補助放電空間の幅が、内側電極の電極厚さ方向に沿って、封着部分の幅より大きくなるように、構成することができる。ここでの「補助放電空間の幅」は、補助放電空間の大部分を占める空間部分での電極厚さ方向に沿った断面の幅に相当する。

【0014】

また、内側電極が箔状電極の場合、内側電極の電極幅方向に沿った誘電体の外面と放電容器内面との距離間隔が、ランプ軸方向に沿って略一定となるように、構成することができる。ここでの「距離間隔」は、補助放電空間の大部分を占める空間部分での電極厚さ方向に沿った断面の幅に相当する。

【0015】

封着部分は、断面長円状または長楕円状となるように構成することが可能であり、内側電極の電極幅方向に沿って、封着部分の幅と、非封着部分の幅とが略等しくなるように、構成することが可能である。また、内側電極の電極厚さ方向に沿って、非封着部分の厚さが、封着部分の厚さよりも小さくなるように構成することが可能である。

【0016】

放電容器の外表面に設けられる外側電極の構成は様々であり、放電容器に対して導電線が螺旋状に巻かれた螺旋部を設けるように、構成することができる。例えば、補助放電空間が螺旋部と対向しないように、構成することができる。

【0017】

螺旋部と電気的に接続され、放電容器に対して導電板を円筒状に巻かれた円筒部を設けることが可能であり、補助放電空間の少なくとも一部が、円筒部よりも放電容器の端部側（外側電極を設けていない側）に形成されるように、構成することが可能である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、エキシマランプにおいて、点灯始動が良好であって耐久性能を備えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】エキシマランプの電極幅方向に沿った概略的断面図である。

【図2】エキシマランプの電極厚さ方向に沿った概略的断面図である。

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩに沿った断面図である。

【図4】図１のＩＶ－ＩＶに沿った断面図である。

【図5】箔電極の拡大断面図である。

【図6】図４に応じた封着部分における箔電極および箔電極を覆う誘電体の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下では、図面を参照して本実施形態であるエキシマランプについて説明する。

【0021】

図１は、エキシマランプの電極幅方向に沿った概略的断面図である。図２は、エキシマランプの電極厚さ方向に沿った概略的断面図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩに沿った断面図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶに沿った断面図である。

【0022】

エキシマランプ１０は、石英ガラスなどの誘電材料から成る管状の放電管（放電容器）２０を備え、ここでは管径（ランプ径）方向に沿った断面が円形状の放電管として構成されている。放電管２０内には、キセノンガスなどの希ガス、あるいはこれらの混合ガスが、放電ガスとして封入されている。

【0023】

放電管２０内部には、管軸（ランプ軸）Ｃに沿って帯状に延びる箔状の箔電極（以下、内側電極ともいう）３０が配置されている。箔電極３０は、石英ガラスなどからなる柱状の誘電体５０によって被覆されており、放電空間Ｓ１に露出せず、誘電体５０内に埋設されている。すなわち、箔電極３０は誘電体５０に封止された状態で封着（密着）している。給電線（給電棒）７０は、箔電極３０のランプ軸Ｃに沿った端部に接続し、また、外部に設置された電源部（図示せず）と接続している。

【0024】

箔電極３０は、誘電体５０の中心位置にその幅方向および厚さ方向の中心位置を合わせた状態で同軸的に配置されている。また、誘電体５０は、放電管２０に対して同軸的に配置されている。したがって、箔電極３０は、放電管２０に対し同軸的な位置に配置され、ランプ軸Ｃに関して対称的な位置に配置されている。図２では、箔電極３０の幅方向をＹ方向、それに直交する方向（厚さ方向）をＸ方向として定めている。

【0025】

放電管２０の外面２０Ｓに配設された外側電極４０は、ここでは導電性の金属からなる線状の電極部（導電線）を放電管２０の外表面に沿って巻き付けて配設した構成であり、ランプ軸Ｃに沿って螺旋状に巻かれ、所定間隔で離間するように配置されている。

【0026】

また、外側電極４０には、このような螺旋状の電極部（以下、螺旋状部分４２という）とともに、螺旋状部分４２の両端４２Ｔと電気的に接続する導電性部材（以下、円筒状部材という）４５Ａ、４５Ｂが設けられている。円筒状部材４５Ａ、４５Ｂは、ここでは、放電管２０の外面２０Ｓの一部をランプ軸Ｃ周りに覆う帯状の導電板を円筒状に巻き付けて構成されている。ここでは、外側電極４０のランプ軸Ｃ方向に沿った配設区間（以下、外側電極配設区間という）Ｌが、内側電極３０の長さに対応し、内側電極３０は、ランプ軸Ｃ方向全体に渡って外側電極４０とランプ径方向に沿って向かい合っている。

【0027】

エキシマランプ１０は、誘電体５０の径方向へ鍔状に突出する拡径部（以下、溶着部という）５６と放電管２０が溶着することにより、二重管型放電ランプとして構成されており、誘電体５０、放電管２０は、それぞれ二重管型放電ランプの内側管、外側管に相当する。誘電体５０と放電管２０との間には、上記放電ガスが封入された放電空間Ｓ１（以下、主放電空間という）が形成されている。給電線７０は、誘電体５０の溶着部５６から放電管外に延伸するように形成された部分（延伸部）５７に被覆されている。

【0028】

上述したように誘電体５０は内側電極３０と封着する一方、内側電極３０の先端３０Ｔと誘電体５０の先端５０Ｔとの間は、内側電極３０と封着していない非封着部分５５が設けられている。さらに、非封着部分５５は、管状の誘電体が製造工程において溶着により中空部分が埋められて内側電極３０の先端３０Ｔを管軸Ｃ方向に沿って埋設する（密閉する）溶着部分５３と、管状の誘電体が製造行程において溶着して中空部分が埋められた誘電体５０の先端５０Ｔを形成する溶着部分５１と、溶着部分５３と溶着部分５１との間にあって、製造工程において溶着せず、誘電体が管状のままで中空部分が維持される部分（以下、非溶着部分という）５２に分けることができる。

【0029】

非封着部分５５を構成する溶着部５１、非溶着部分５２および溶着部５３は、誘電体５０が内側電極３０と封着する部分（以下、封着部分という）５４と連続的に繋がっている。そして、非溶着部分５２には、点灯始動用の放電空間（以下、補助放電空間という）Ｓ２が形成されている。補助放電空間Ｓ２は、内側電極３０の先端３０Ｔよりもランプ軸Ｃに沿って誘電体５０の先端側、すなわち、放電管２０の端部２０Ｔ側に形成されている。

【0030】

図３に示すように、補助放電空間Ｓ２のランプ軸方向の中央部付近は断面円状であり、箔電極３０の幅方向（Ｙ方向）に沿った空間距離（内径）Ｄ１、箔電極３０の厚さ方向（Ｘ方向）に沿った空間距離（内径）Ｄ２は、略同一である。また、肉厚箔電極３０の幅方向（Ｙ方向）に沿った肉厚Ｔ１０、箔電極３０の厚さ方向（Ｘ方向）に沿った肉厚Ｔ２０も、略同一である。補助放電空間Ｓ２は、ランプ軸Ｃ方向の中央部付近から両端（溶着部分５１、５３）に向けてその断面積（内径）の大きさが滑らかに小さくなるように内表面が形成されている。

【0031】

ここでは、非溶着部分５２が外側電極配設区間Ｌよりも放電管２０の端部２０Ｔ側に形成されており、ここでの補助放電空間Ｓ２は、ランプ軸Ｃに沿ってその全体が外側電極配設区間Ｌから外れた位置に形成されている。

【0032】

補助放電空間Ｓ２は、大気圧より低い減圧状態になっている。なお、点灯始動時の電圧を低くする希ガスを、大気圧以下で補助放電空間Ｓ２に封入することも可能である。

【0033】

放電管２０の一方の端部２０Ｔには、突起状部分（以下、排気管という）２２が形成されている。排気管２２は、ランプ製造工程で形成される部分であり、ここでは、その素材であるガラス管の先端側を加熱変形により縮径して放電管２０の端部２０Ｔを成形し、ガラス管よりも小径のチップ管を溶着することにより、排気管２２が一体的に成形される。

【0034】

箔電極３０、外側電極４０は、ここではその極性が陽極、陰極に定められている。そして、高周波（例えば、数ｋＨｚ～数十ＭＨｚの範囲）、高電圧（例えば、数ｋＶ～十数ｋＶの範囲）が、給電線７０を介してエキシマランプ１０に対して供給される。

【0035】

高周波電圧が印加されると、補助放電空間Ｓ２が減圧状態にあるため、主放電空間Ｓ１よりも低い点灯始動電圧によって、放電が補助放電空間Ｓ２において先に生じる。そして、補助放電空間Ｓ２からランプ径方向に向けて放射されたエキシマ光、すなわち紫外線の一部が、誘電体５０を介して主放電空間Ｓ１に照射される。

【0036】

また、補助放電空間Ｓ２において生じ、ランプ軸Ｃ方向に向けて放射された紫外線の一部は、誘電体５０の管壁内（管壁の境界面）での反射を繰り返すいわゆるファイバー効果によって放電管２０の拡径部５６そして放電管２０の管壁全体に伝達され、主放電空間Ｓ１に向けて紫外線が照射される。ここでは、誘電体バリア放電が生じることによって、所定スペクトル（例えば、波長１７２ｎｍ）のエキシマ光（紫外線）が、主放電空間Ｓ１から放射される。

【0037】

本実施形態のエキシマランプ１０は、小型のエキシマランプとして構成される。例えば、放電管２０内で放電が発生する軸方向長さ（発光長）は、２０ｍｍ～４００ｍｍの範囲に定めることができる。また、放電管２０の外径は、５ｍｍ～３０ｍｍの範囲、好ましくは８ｍｍ～２５ｍｍの範囲に定めることができる。

【0038】

放電管２０の肉厚は、エキシマ光による放電管劣化の防止、および放電開始電圧の上昇を抑えることを考慮し、例えば、０．８ｍｍ～１．５ｍｍの範囲に定めることができる。

【0039】

外側電極配設区間Ｌにおいて、放電距離、すなわち誘電体５０の封着部分５４の外表面と放電管２０の内表面との距離間隔は、放電空間の狭域化による照度不足の防止、放電距離拡大による放電の不安定化防止などを考慮し、２ｍｍ～１２ｍｍの範囲、好ましくは３ｍｍ～１０ｍｍの範囲に定めることが可能である。

【0040】

箔電極３０は、電極幅に対して厚みが抑えられた極薄の帯状電極として構成される。ここでは、箔電極３０の電極幅に対する厚さは、１／３０以下、好ましくは１／５０以下、更に好ましくは１／１００以下に定められる。なお、図２、４、６では、箔電極３０の厚みを誇張して描いている。

【0041】

例えば、箔電極３０の厚さは、電流容量や製造容易さ、および誘電体５０との剥離防止などを考慮し、２０μｍ～５０μｍの範囲に定めることができる。一方、箔電極３０の幅は、電流容量や製造容易さ、電極面積肥大化による放電光の遮断防止などを考慮することによって、１．２ｍｍ～１０ｍｍの範囲に定めることが可能である。

【0042】

箔電極３０の電極材料は、導電性の高い金属あるいは合金によって成形することが可能である。また、電界研磨しやすい材料によって構成することもできる。ここでは、モリブデン、あるいはそれを含む合金などが使用されている。

【0043】

誘電体５０は、ここでは、誘電材料（ＳｉＯ₂など）によって構成されている。誘電体５０の厚さは、絶縁性を維持させる限界、放電開始電圧の上昇防止などを考慮し、例えば、０．１ｍｍ～２ｍｍの範囲に定めることができる。

【0044】

図５は、箔電極３０の拡大断面図である。

【0045】

箔電極３０は、上述したように、箔電極の幅ｗに対して厚みが非常に薄く形成された電極であり、箔電極の幅ｗに対する厚さｔは、１／３０以下に抑えられている。箔電極３０は、厚さ一定（＝ｔ）の平坦部３２を有し、そして、平坦部３２の幅方向両端３２Ａ、３２Ｂから箔電極３０の幅方向両端Ｅ１、Ｅ２までクサビ形に先が薄くなるクサビ形状部３４Ａ、３４Ｂを有する。

【0046】

箔電極３０のクサビ形状部３４Ａ、３４Ｂは、ここでは縁まで鋭く尖ったクサビ形状になっている。すなわち、箔電極３０は、幅方向の中心から縁の間で先鋭化しているのではなく、平坦部３２の幅方向両端３２Ａ、３２Ｂから幅方向両端Ｅ１、Ｅ２の間で先鋭化している。また、幅方向両端Ｅ１、Ｅ２が丸まって厚みがある状態ではなくて、箔電極３０の幅方向両端Ｅ１、Ｅ２が尖って先鋭化して、平坦部３２の幅方向両端３２Ａ、３２Ｂに向けてそれぞれ一定の傾斜角度で厚さが大きくなっている。

【0047】

例えば、箔電極３０の幅方向両端Ｅ１、Ｅ２の角度θ１、θ２（縁Ｅの角度θ）は、被覆される誘電体との境界部分に生じた隙間による剥離などの生じにくさ、電流容量に応じた平坦部の断面積の大きさ、ジュール熱の発生による温度上昇の抑制などを考慮することによって、２°以上１５°以下の範囲、好ましくは１０°以下の範囲に定めることができる。なお、平坦部３２の断面の傾斜角度は、２°未満の範囲に定めることができる。この角度θは、箔電極３０の縁Ｅから約１００μｍの範囲付近の断面を拡大観測して、箔電極の縁Ｅから平坦部３２に向けて厚さが大きくなる角度から定めることができる。これにより、箔電極３０では、エッジ状の縁Ｅが、ランプ軸Ｃ方向に沿って電極全体に形成されている。

【0048】

平坦部３２は、その幅方向中心（中央部）がランプ軸Ｃと一致するように形成され、クサビ形状部３４Ａ、３４Ｂは、平坦部３２に対して対称的形状である。また、クサビ形状部３４Ａ、３４Ｂは、箔電極３０の電極幅ｗに対するクサビ形状部３４Ａ、３４Ｂの幅方向長さｄ１（ｄ１／ｗ）は、０．２以下に定められている。ここではその幅方向両端から平坦部３２の幅方向両端３２Ａ、３２Ｂに向けた断面の傾斜角度θがそれぞれ一定となるように形成されている。

【0049】

さらに、平坦部３２は、箔電極３０の最大厚さＴの７割以上の割合を占める厚さを有するように形成されている。例えば、箔電極３０の電極幅ｗに対する平坦部３２の幅方向両端３２Ａ、３２Ｂの間の長さｄ（ｄ／ｗ）は、０．６以上に定められている。

【0050】

このような電極形状により、箔電極３０と誘電体５０との密着性を高めて剥離を抑えながら、点灯始動性の優れた小型のエキシマランプ１０を提供することができる。

【0051】

まず、箔電極３０のランプ軸Ｃに沿って延びる縁Ｅが鋭く尖っていることにより、電界集中が生じる。これによって、放電開始電圧を低く抑えながら、放電発光させることができる。また、クサビ形状部３４Ａ、３４Ｂが縁まで鋭く尖ったクサビ形状であることにより、箔電極３０の縁Ｅ付近の断面が軸方向に線状となり、放電開始電圧をより低く抑えることができるとともに、被覆される誘電体５０との境界部分に隙間が生じにくくなり、剥離などが生じにくくなる。

【0052】

さらに、箔電極３０は誘電体５０、放電管２０および外側電極４０に対して同軸的に配置され、外側電極配設区間Ｌ内での所定の径方向断面における箔電極３０の両方の縁Ｅと放電管２０の外表面に相当する外側電極４０の内表面までの距離である電極間距離が等しく、誘電体５０の封着部分５４の外表面と放電管２０の内表面との距離間隔である放電距離が等しい。そのため、放電管２０から全体的にバランス良く光が放射される。

【0053】

一方、箔電極３０に対し、平坦部３２を形成することにより、箔電極３０と誘電体５０との密着性を高めて剥離を抑えることができる。すなわち、厚みｔが一定の平坦部３２を設けることにより、極めて薄い厚さｔの箔電極３０に対し、比較的大きな断面積が確保されることになる。特に、平坦部３２が箔電極３０の６割以上を占めるため、ランプ点灯中、断面積が比較的大きな平坦部３２を電流が流れることで、箔電極３０におけるジュール熱の発生が抑制される。

【0054】

その結果、箔電極３０が厚さ方向（Ｘ方向）、幅方向（Ｙ方向）に熱膨張するのを抑えることができる。すなわち、大きな断面積を確保するため、箔電極３０を幅方向に特段長くする必要がなく、幅方向に沿った熱膨張が大きくなるのを防ぐことができる。また、箔電極３０の厚みを特段増す必要がないため、厚さ方向に沿った熱膨張が大きくなるのを防ぐことができる。

【0055】

また、断面の傾斜角度一定のクサビ形状部３４Ａ、３４Ｂを形成することにより、電解研磨などによってクサビ形状部３４Ａ、３４Ｂ表面を研磨することが容易になる。これにより、誘電体５０との境界部分での剥離発生を抑制することができる。

【0056】

なお、箔電極３０の形状に関しては、電極幅方向に沿って中央部から滑らかに電極両端に向けて傾斜させた断面をもつナイフエッジ形状とし、平坦部を設けない箔電極で構成することも可能である。また、ナイフエッジ形状以外の箔状の電極形状にしてもよい。

【0057】

図６は、図４に応じた封着部分５４における箔電極３０および箔電極３０を覆う誘電体５０の拡大断面図である。

【0058】

本実施形態における誘電体５０は、図５に示した箔電極３０の配置および形状に合わせて、箔電極３０の任意の表面から誘電体５０の外表面５０Ｓまでの距離（箔電極までの厚み）の相違を少なくした断面形状を有する。

【0059】

誘電体５０は、箔電極３０の幅方向（Ｙ方向）に沿って厚さが略一定の偏平形であり（図４、６参照）、箔電極３０のランプ軸Ｃ方向に沿った配設区間の全体に渡って偏平形となるように成形されている。誘電体５０は、箔電極３０の幅方向（Ｙ方向）に沿って厚さが略一定の四角形柱状部と、四角柱状部の両端で一体に成形された半円柱状部により構成されているともいえる。

【0060】

このような誘電体５０の長楕円状または長円状の断面形状は、図５に示した箔電極３０の配置および形状に合わせて、箔電極３０の任意の表面から誘電体５０の外表面５０Ｓまでの距離（箔電極までの厚み）の相違を少なくした断面形状となる。

【0061】

ここでは、箔電極３０の平坦部３２と略平行な四角柱状部の平面状（平坦面状）の外表面５０Ｓ１が形成される区間Ｍ０の部分を、中央部（平面部）５０Ｍ０とする。また、中央部５０Ｍ０の両端から電極幅方向（Ｙ方向）の外側に向けて凸状の半円柱部の曲面状（半楕円面状）の外表面５０Ｓ２が形成される区間Ｍ１の部分を、両端部（曲面部）５０Ｍ１とする。

【0062】

四角柱状部は、そのランプ径方向に沿った断面が正方形や長方形などの四角形に近似する形状であって、箔電極の平坦部３２と略平行なランプ軸方向に沿って一様な断面形状の柱状体である。この四角柱状部が一対で、箔電極の幅方向の中央部付近を厚さＴ２が略一定となるように、電極厚さ方向の両側から被覆する。

【0063】

また、半円柱状部は、そのランプ径方向に沿った断面が半楕円形などの半円形に近似する形状であって、ランプ軸方向に沿って一様な断面形状の半円柱状体である。この半円柱状部が一対で、箔電極の幅方向の縁付近を電極幅方向の厚さＴ１、電極厚さ方向の厚さＴ２で、縁付近を中心に囲むように、電極幅方向の両側から被覆する。

【0064】

誘電体５０の中央部（平面部）５０Ｍ０と両端部（曲面部）５０Ｍ１との境界は、箔電極３０の幅方向（Ｙ方向）に沿って、箔電極３０の両端Ｅ１、Ｅ２、好ましくは平坦部３２の幅方向端３２Ａ、３２Ｂよりも箔電極３０の幅方向中央（ランプ軸Ｃ）側に位置する。すなわち、箔電極の幅方向（Ｙ方向）に沿った区間Ｍ０の長さは、ｗよりも小さく、好ましくはｄよりも小さくなるように定められている。また、区間Ｍ１の長さは、Ｔ１よりも大きくなるように形成されている。

【0065】

以上説明したように、本実施形態であるエキシマランプ１０では、放電管２０と箔電極３０を被覆する誘電体５０との間に主放電空間Ｓ１が形成されている。また、誘電体５０には、箔電極３０と封着している封着部分５４と、封着部分５４よりも先端側であって箔電極３０と溶着していない非溶着部分５２が設けられている。そして、非溶着部分５２において、溶着部分５１と溶着部分５３との間を構成する非溶着部分５２には補助放電空間Ｓ２が設けられている。補助放電空間Ｓ２を、誘電体５０（内側管）の非溶着部分５２に形成することにより、点灯始動性に関して良好であって、耐久性の優れたエキシマランプ１０を提供することができる。

【0066】

まず、補助放電空間Ｓ２は、上述したようにその中央部付近の断面が円状であって、非溶着部分５２の中央部付近の箔電極３０の幅方向（Ｙ方向）、厚さ方向（Ｘ方向）に沿った放電距離（内径）Ｄ１、Ｄ２（Ｄ１≒Ｄ２）は、内側電極３０の幅Ｗ１、Ｗ２よりも大きい。そのため、補助放電空間Ｓ２は、外側電極配設区間Ｌよりランプ軸Ｃに沿って区間外に設けられている構成であっても、補助放電空間Ｓ２における放電が、確実に先に生じる。これは、点灯始動性の信頼性を高めることに繋がる。

【0067】

一方、箔電極３０の先端３０Ｔは、補助放電空間Ｓ２にまで延びておらず、誘電体５０の溶着部分５３により埋設され、補助放電空間Ｓ２に露出していない。そのため、内側電極３０がスパッタリング現象によって消耗することがなく、ランプ耐久性を向上させることができる。

【0068】

スパッタリング現象が生じないことから、補助放電による主放電空間Ｓ１の温度上昇を防ぎ、ランプ点灯中、主放電における偏った電界強度分布の発生、放電の偏りを防ぐことができる。これは、照度分布均一化を向上させる。また、補助放電空間Ｓ２が断面円状であることも、偏った放電が生じるのを抑制することに貢献する。

【0069】

上述した箔電極３０を被覆する誘電体５０の構成によって、紫外線放射効率を高めることができるとともに、主放電における放電の偏りを防ぐことができる。すなわち、非溶着部分５２の外径（幅）Ｗ１１xが、封着部分５４の外径Ｗ１との間で略等しいことから、非溶着部分５２と放電管２０との放電距離Ｄ１０と、封着部分５４の放電管２０との放電距離Ｄ１１とが略等しい。ランプ軸Ｃに沿って放電距離が箔電極３０の幅方向（Ｙ方向）に関して略一定であることにより、偏った放電が生じるのを抑制することができる。

【0070】

また、非溶着部分５２の電極厚さ方向（Ｘ方向）に沿った肉厚Ｔ２０が、封着部分５４の電極厚さ方向（Ｘ方向）に沿った肉厚Ｔ２よりも小さい。したがって、電極厚さ方向（Ｘ方向）に関しても補助放電空間Ｓ２による放電が主放電空間Ｓ１における放電発生の障害となることがなく、偏った放電の発生を抑制することができる。

【0071】

補助放電空間Ｓ２は、導電性部材４５を含めて外側電極４０とランプ径方向に沿って対向していないため、補助放電空間Ｓ２における電界強度が必要以上に大きくなることがなく、外側電極配設区間Ｌの電界強度分布への影響、すなわち放電の偏りを抑えることができる。

【0072】

内側電極３０については、箔状の電極以外で内側電極を構成してもよい。例えば、断面円状または矩形状の棒状電極として構成することも可能である。また、外側電極４０に関しても、螺旋状以外の電極構造にすることも可能であり、円筒状部材を外側電極両端部に設けない電極構造にすることも可能である。封着部分５４に関しては、断面楕円状または長円状となる偏平形または楕円形以外の形状にすることも可能である。

【0073】

なお、補助放電空間Ｓ２を、ランプ径方向に沿って外側電極４０と対向させるように配置させることも可能である（図１の符号４０’Ｔ、４５’Ｔ参照）。非封着部分５５の補助放電空間Ｓ２が形成される位置を、外側電極４０と部分的にランプ径方向に沿って対向させる位置にすることで、補助放電空間Ｓ２内の電界強度を大きくする、すなわち補助放電しやすくなるようにすることができる。非封着部分５５の補助放電空間Ｓ２が形成される位置をランプ軸Ｃ方向に沿って調整することにより、電界強度分布、補助放電による点灯始動における電圧などを調整することが可能であり、逆に点灯始動電圧に応じて、非封着部分５５の補助放電空間Ｓ２が形成される位置または外側電極両端部（円筒状部材）の配置位置を調整してもよい。この場合、外側電極に関しては、その電極構造は上述したような螺旋部、導電性部材を設ける構成、あるいはその他の構成にすることができる。誘電体の外観形状、内側電極の断面形状についても任意である。

【0074】

このような補助放電空間を形成する位置と外側電極の配置位置との関係の調整は、小型エキシマランプなどにおいて、印加電圧を抑えながら紫外線放射効率を高めるという要求、また、所望する紫外線強度での紫外線放射を精度よく行うという要求に対し、対応することができる。

【符号の説明】

【0075】

１０ エキシマランプ
２０ 放電管（外側管）
３０ 箔電極（内側電極）
４０ 外側電極
５０ 誘電体（内側管）
７０ 給電棒（給電線）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】